大型带式输送机软起动装置的工况分析.pdf

第3期 总第 7 2期 N o ． 3 S U M N o ． 7 2 机 械 管 理 开 发 ME CHANI C AL MAN AGE ME NT AND D E VEL O P ME N T 2 0 0 3年 6月 J u n． 2 0 0 3 大型带式输送机软起动装置的工况分析 袁红兵魏秀业 刘俊俊刘混举 太原理 工大学山西太原0 3 0 0 2 4 【 摘要】 介绍了一种新型的软起动装置， 从这种装置的组成结构和工作原理出发， 分析了其传动系统在大型带式 输送机上 可实现的工况 。 【 关■词】 软起动装置 差动轮系 带式精送机 【 中圈分类号】 T H 2 2 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 0 3 0 3 0 0 0 8 0 2 软起动装置是降低带式输送机起动及停车过程中 动载荷的有效途径， 通过控制带式输送机起停时的加、 减速度， 可保证带式输送机的可靠平稳运行， 提高设备 的运行效率。 机械 电子式软起动装置 是一种新型的软起动装 置， 它集机械传动技术、 计算机控制技术、 传感技术及 电力电子技术于一体的新型机电一体化软起动系统 ， 用于解决大功率带式输送机的起动 问题 。新型机械电 子式软起动装置采用了差动行星轮减速机构 ，利用差 动原理可对带式输送机实现软起动 、 软停车 、 及多电机 的功率平衡等。 1 机械电子式软起动装置的组成 机械电子式软起动装置由机械传动部分 、控制系 统两大部分组成。传动系统主要 由差动的行星齿轮减 速机构 、 异步电动机 包括主电机 、 调速电机 、 蜗轮蜗 杆机构等组成。在软起动、软停车、无级调速的过程 中， 通过对调速电动机的转速控制 ， 实现对输 出轴无级 调速的目的。 2 工作原理及功能分析 机械电子式软起动装置机械传动系统原理如图 1 所示。其包括主电机 I 和控制电机 Ⅱ 。主电机 I 的输出 轴通过联轴器 9 、齿轮 8 、7与差动行星传动机构的输 入轴相联 。差动行星机构 中的太阳轮 3经行星轮 4和 I 一主电机 ； I I 一控制电机 ； 1 一蜗杆 ； 2一蜗轮 ； 3一太 阳轮 ； 4一行 星轮； 5一内齿 圈； 6一输 出轴 ；7一大齿轮 ； 8一小齿轮 ； 9一联轴嚣 图 l 机械传动原理图 ●山西省技 术创新 项 目、 项 目缡号 2 0 0 1 0 1 ． 作者筒介 袁虹兵 ， 女 ， 1 9 6 1 年 生， 太原理 工大学硕 士研 究生。 8 内齿圈5 驱动行星架 H ， 通过输出轴 6 将动力输出。 在 内齿圈5 上固联有蜗轮 2 ， 蜗轮 2 与蜗杆 1 相啮合。 蜗 杆 1 通过联轴器与调速电机 Ⅱ 相连接 。 主电机通过差动行星轮减速机构驱动负载 ，调速 电机通过蜗杆传动机构控制差动行星机构中的内齿圈 的转速 ， 从而控制输出轴的转速 ， 以实现主电机空载启 动和带式输送机的可控制起动。 机械电子式软起动装 置开始工作时 ，在主电机 I 开始启动的同时 ，通过使用变频控制器对调速 电机 Ⅱ 的转速进行控制 ， 使调速电机 Ⅱ 的转速与主电机 I 的转 速始终保持一定的比例关系 ，使行星架 H和输 出轴 6 的转速保持为零 。实现主电机 I 空载工况下启动。 主电机启动后，可根据预先确定的输出轴 6的加 速度 ， 逐步降低调速电机 Ⅱ 的转速 ， 使主 电机 I 的动力 逐渐加到与输 出轴 6相 连的带式输送机 的驱动滚筒 上， 从而实现带式输送机的软起动。同理， 通过变频控 制器控制调速电机的速度 ， 实现带式输送机 的软停车 ， 还可实现多驱动功率平衡与过载 自动保护。 综上所述 ，机械电子式软起动装置可实现 以下主 要功能 软起动按照用户的要求， 对负载进行可控 制的起动 ； 软停车按照用户的要求 ， 对负载进行可 控制 的停车 ； 无级调速具有较宽的无级调速范围， 调速准确可靠 ；多驱动功率平衡可同时对多个电 机进行功率平衡控制 ； 过载 自动保护负载过大时， 系统 自动卸载 ， 保护系统安全 。 3 机械电子式软启动装置工况分析 机械 电子式软启动装置在工作 中，呈现出以下几 种工况。其中主电机 I 、 调速 电机 Ⅱ 和负载在不同工况 下的转速变化 曲线如图 2中 a 、 b 、 c所示 。 1 阶段 I 调速电机首先启动并加速 ， ． 通过差动 轮系将调速电机动力传递给主电机输出轴和减速器输 出轴 ， 主 电机随着调速 电机被动旋转 ， 减速器输 出轴 6 端由于负载阻力转矩大， 转速为零， 如图2的a 、 b 、 c 等 维普资讯 第 3期 总第 7 2 期 袁红兵等 大型带式输送机 软起 动装置的工况分析 2 0 0 3年 6月 图 c 负载在不同1 况时的转速变化曲线 圈 2 软 起 动 装 置 不 同 工况 下 的转 速 变 化 曲线 圈 I 阶段所示 。 此时 ， 差动行星传动系统 中由于行星架转 速 n 0 ， 可等效为以蜗杆为输入轴的定轴轮系。 2 阶段 Ⅱ 当主电机转速 n I 在空载阶段被动加速 到接近额定转速时，主电机通电。然后调速电机从额 定转速 a l l 开始减速 ， 负载开始从零按照一定 的加速度 和速度起动 ， 如 图 2的 a , b 、 C 第 Ⅱ 阶段所示。当控制 电 机转速降至 a ll 0时 ， 负载软起动结束。 3 阶段 Ⅲ 软起动结束后 ， 调速 电机停止运行 ， 即保持 n n 0 ， 主电机在额定转速下平衡地运行 ， 负载 进入稳定运行阶段 ， 如图 2的 a 、 b 、 C第Ⅲ阶段表示 。 此 时 ， 由于蜗杆机构反行程 自锁 ， 差动行星机构 中内齿圈 5的转速 n 5 0 ， 此时 ， 差动行星机构相 当于 2 KH型 行星轮系。 4 阶段Ⅳ 软停车时， 即主电机不停车， 仍在额定 转速下平稳地运行， 而由调速电机加速， 使负载转速逐 步减至零 ， 如图 2的 a , b 、 C 第Ⅳ阶段所示 。 5 阶段V 当工作需要紧急停车或完全停车时， 则主电机先停车，其转速由额定转速快速减至零。此 时 ， 由于负载有机械惯性 ， 所以调速 电机需要继续运转 减小负载的惯性力矩， 直到两者的转矩达到平衡， 即负 载转速为零即 n n 0 ， 调速电机停车。 4 结束语 由于机械电子式软起动装置在结构上采用了差动 行星轮传动机构，完全可以实现大型带式输送机的重 载软起动及软停车等工况要求。研究开发机械电子式 软起动装置， 对提高大型带式输送机的工作可靠性 ， 延 长其使用寿命等具有重要意义。 { - | 考文献 【 1 】 李德楷 ．试论软起动 ．煤矿设计， 2 0 0 0 ， 1 ． 【 2 】 马金锋等 ． 带式输送机软起动的理论分析及应用 ． 煤质 技 术 ， 2 0 0 1 ， 4 ． 【 3 】 马钢 ． 煤矿用带式输送机软起动的技术及其应用 ． 煤矿 机 电 ， 1 9 9 6 ， 5 ． 收稿 日期 2 0 0 3一 O 1 1 7 W o r k i n g Ci r c u ms t a n c e s An a l y s i s o f t h e S o f t S t a r t Eq u i p me n t o n La r g e Bdt Co n v e y o r Y u a n Ho n g b i n g We i Xi u y e L i u J u n j u n L i u Hu rt l e [ A b s t r a c t ]T h i s P a p e r i n t r o d u c e s a n e w t y p e o f s o ft s t a r t e q u i p m e n t ．I t a n al y s e s d i ff e r e n t w o r k i n g c i r c u m s t a n c e s o f t h i s e q u i p me n t a p p l i e d i n t h e l a r g e b e l t c o n v e y o r b a s e d o n i t s c o n s t r u c t i o n a n d w o r k i n g p rin c i p l e ． [ Ke y w o r d s ] S o ft s t a r t e q u i p me n t D i ff e r e n t i a l p l ane t g e a r B e l t c o n v e y o r [ C L C n u mb e r ] T H 2 2 2 [ D o c u me n t c o d e ] B [ A r t i c l e玎 D ] 1 0 0 37 7 3 X 2 0 0 3 o 3 0 0 0 8 0 2 上接 第 7页 便于后溜槽哑呤销的检修和更换。 推广， 以便在全国煤炭生产中产生更大的经济效益。 F H装置于 2 0 0 0年 6月通过了山西省科委组织的 收稿日期 2 0 0 3 02 1 7 技术鉴定 ， 受到与会专家们 的高度评价 ， 希望早 日广泛 De v e l o p me n t o f Re c o v e r y Un i t f o r Re s i d u a l Co al a t Lo w Po s i t i o n F l l l l me c h a n i z e d M i n e g 0 a f W a n g Zh a n z h o u Gu o He p i n g S h i Z h a o y an g J i a Hu l l i n g [ A b s t r a c t T h e res i d u al c o al f o r m i n g c a u s e and e x i s t e d s i t u a t i o n a t l o w p o s i t i o n f u l l m e c h ani z e d m i n e s o d ze i n t ro d u c e d an d q u an t i z a t i o n a n aly s i s o f l o s s h a v e ma d e ．T o t h i n k o u t a me c h a n i s m t o rec o v e r y r e s i d u al c o a l r e c o v e ry u n i t ，c o mb i n e d w i t h C o a l S c i e n c e Re s e arc h I n s t i t u t e ． Aft e r p u t t i n g i n t o p r o d u c t i o n ， the r e c o v e r y r a t e o f c o a l r a i s e u p t o 35 ％ ．wi t l I o b v i o u s be n e fi t an d s p r e a d i n g v alu e ．Th e s t r u c t u re a n d rec o v e ry p ri n c i p l e h a v e be e n ma i n l y d e s c ri b e d i n thi s p a pe r ． [ Ke y wo r d s ]L o w p o s i t i o n f u l l m e c h a n i zed b l a s t i n g M i n e g o a l res i d u al c o a l F H r e c o v e ry u n i t [ C L C n u mb e r ] T P 8 2 3 ． 4 9 [ D o c u me n t c o d e ] B [ A r t i d e I D] 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 0 3 0 3一O 0 0 6一 O B ’ ． 一 9 维普资讯